某氣田采出水水質特性及處理現狀分析

劉宏彬

大慶油田工程有限公司

某西部油田共有氣田采出水處理站6座,負責該地區所有集氣站脫出水的處理[1],總處理規模2 650 m3/d,單個站設計規模150~1 000 m3/d.現各氣田采出水處理站不同程度地存在處理負荷低、處理效果差、最終出水超標的問題[2],該地區采出水回注控制指標見表1.針對該氣田采出水水質、處理工藝的不同特點開展現狀調查、取樣及分析化驗,在調查和化驗分析的基礎上,確定在用采出水處理工藝的處理效果及達標情況,然后對被調查的處理站進行問題分析,最終提出采出水處理工藝的合理化建議.

表1 某氣田采出水回注技術指標Tab.1 Technical indicators of produced water re-injection in a gas field

1 采出水處理站調查

1.1 水質調查

對6座處理站來水水質取樣,分析結果見表2和表3,表中數據均為6次取樣的平均值.

表2 6座氣田采出水處理站來水水質基本特性Tab.2 Basic characteristics of water quality of six produced water treatment stations of gas field

表3 6座氣田采出水處理站采出水離子分析數據表Tab.3 Data analysis for produced waterion in six produced water treatment station of gas field mg/L

從表2和表3數據可以看出:采出水處理站處理的來水中懸浮固體質量濃度在72.2~524 mg/L之間,含油質量濃度在295~80 631 mg/L之間,含油量和懸浮固體含量波動較大,尤其是A站和B站的含油量極高;礦化度在15 992~68 797 mg/L之間,氯離子質量濃度為9 775~58 433 mg/L,鈣離子質量濃度為2 891~13 182 mg/L,鎂離子質量濃度為175~2 049 mg/L,鈣鎂離子含量非常高,水的硬度高,屬于高礦化度污水[3],pH值在5.74~6.67之間.由此得出:采出水具有總體水質波動較大且較差,硬度和礦化度都較高,水質呈酸性等特點,因此對處理工藝要求也較高.

1.2 處理工藝調查

對氣田現有的6座采出水處理站采用的處理工藝技術進行了調研,各站處理工藝見表4.

表4 6座處理站處理規模及處理工藝Tab.4 Processing scale and processing technology of six treatment stations

A處理站采用了除油罐+渦流反應沉降罐的兩級沉降無過濾段的處理工藝;B處理站和F處理站都采用了一級沉降無過濾段的處理工藝,B站采用的是除油罐,F站采用的是渦流反應沉降罐;C處理站和D處理站都采用了兩級沉降加兩級過濾的處理工藝,C站采用的是除油罐加斜管除油器的處理工藝,D站采用的是除油罐加綜合除油沉降罐的處理工藝;E處理站采用了除油罐加綜合除油罐的兩級沉降和一級過濾的處理工藝.可以看出,該氣田采出水處理站均存在處理工藝簡單的問題,有的站無過濾工藝,有的站有過濾工藝但是停運,這是影響最終出水水質不達標的主要原因[4].

2 處理效果分析

調查了6座氣田污水處理站的運行效果,同時對污水處理站工藝流程中各段出水水質進行了取樣分析,檢測項目包括:含油量、懸浮固體含量、粒徑中值、礦化度、溶解氧、平均腐蝕率等,其結果數據均為6次取樣的平均值.

2.1 A站處理效果分析

A處理站監測結果如表5所示,從表5可以得出以下結論:

(1)來水含油質量濃度波動較大,平均為32 513 mg/L,含油量經除油罐處理后出水含油質量濃度平均為2 907 mg/L,去除率為91.1%;經渦流反應沉降罐處理后含油質量濃度平均為371 mg/L,去除率為87.2%;經溶液罐處理后,含油質量濃度平均為1 517 mg/L,出現反值;經甲醇裝置處理后,含油質量濃度平均值為333 mg/L,去除率為78%;回注水含油質量濃度平均值為914 mg/L,出現反值,未達標,經過調查發現是因為其中加入了生產和生活污水.

表5 A處理站各取樣點平均值Tab.5 Average value of sampling point in A treatment station

(2)來水懸浮固體質量濃度平均為72.2 mg/L,經除油罐處理后出水懸浮固體質量濃度平均為66 mg/L,去除率為8.8%;經渦流反應沉降罐處理后懸浮固體質量濃度平均為236 mg/L,出現反值;經溶液罐處理后懸浮固體質量濃度平均為25.3 mg/L,達到指標要求,去除率為89.3%;經甲醇回收處理后懸浮固體質量濃度平均為4.85 mg/L,去除率為80.8%,達到了指標要求;回注水樣的懸浮固體質量濃度平均為105 mg/L,出現反值,也是由于向其中摻入生產及生活污水而導致的.

(3)回注粒徑中值平均為5.68 μ m,不達標,分析原因是摻入生產、生活污水導致的.

(4)該站來水含油量高,所用的兩級沉降設備沒有達到預期的去除效果,而且沒有配備過濾設備,導致回注水含油量超標;生產、生活污水沒有經過處理直接摻入回注水里也是不合理的,應當摻入卸車池一并處理.

2.2 B站處理效果分析

B處理站監測結果如表6所示,從表6可以得出以下結論:

(1) 來水含油質量濃度平均為80 631mg/L,經除油罐處理后出水含油質量濃度平均為4 104 mg/L,去除率為94.9%;經緩沖罐后回注水含油質量濃度平均為1937mg/L,超標,去除率為52.8%.

(2)來水懸浮固體質量濃度平均為524 mg/L,經除油罐處理后水懸浮固體質量濃度平均為304 mg/L,去除率為41.9%;經緩沖罐后回注水懸浮固體質量濃度平均為311 mg/L超標.

(3)回注粒徑中值平均為8.229 μ m,超標.

(4)該站工藝過于簡單,在來水水質差的情況下,只用一級沉降進行處理,導致處理后的回注水質不達標.

表6 B處理站各取樣點平均值Tab.6 Average value of sampling point in B treatment station

2.3 C站處理效果分析

C處理站監測結果如表7所示,由于C處理站的除油罐取樣點在地下,而且含有甲醇揮發氣體,為保證人身安全,除油罐出口未能取樣.從表7可以得出以下結論:

(1)來水含油質量濃度平均為295 mg/L,經除油罐處理后出水含油質量濃度平均為450 mg/L,出現反值;經過濾器處理后,含油質量濃度平均為692 mg/L,再次出現反值;經原料水罐處理后,含油質量濃度平均為242 mg/L,去除率為65%;經甲醇裝置處理后,回注含油質量濃度平均為237 mg/L,去除率為2%,不達標.說明調節罐、濾料[5]、甲醇裝置受到污染[6].

表7 C處理站各取樣點平均值Tab.7 Average value of station sampling point in C treatment station

(2)來水懸浮固體質量濃度平均為144 mg/L,經除油罐、調節罐的處理后出水懸浮固體質量濃度平均為485 mg/L,出現反值;經過濾器處理后懸浮固體質量濃度平均為515 mg/L,出現反值;經原料水罐處理后懸浮固體質量濃度平均為23.4 mg/L,去除率為95.1%;經甲醇裝置處理后懸浮固體質量濃度平均為28.7 mg/L,出現反值;回注水樣的懸浮固體質量濃度平均為31.2 mg/L,超標.再次說明調節罐、濾料、甲醇裝置受到污染.

(3)回注水粒徑中值平均值為2.23 μ m,達標.

(4)該站來水水質較差,斜管除油器停運,而且各構筑物沒有及時收油、排泥,過濾器濾袋沒有及時更換,導致處理后的回注水質不達標.

2.4 D站處理效果分析

D處理站監測結果如表8所示,從表8可以得出以下結論:

(1)來水含油質量濃度平均為2 009 mg/L,經除油罐處理后,含油質量濃度平均為215 mg/L,去除率89%;經調節罐后,含油質量濃度平均為969 mg/L,出現反值,說明調節罐受到污染;經綜合除油罐處理后,回注水含油質量濃度平均為258 mg/L超標,去除率73%.

(2)來水懸浮固體質量濃度平均為290 mg/L,經除油罐處理后懸浮固體質量濃度平均為408 mg/L,出現反值,說明除油罐未及時排泥;經調節罐后,懸浮固體質量濃度平均為447 mg/L,說明調節罐受到污染;經綜合除油罐處理后,回注水懸浮固體質量濃度平均為164 mg/L,超標,去除率63%.

(3)回注水粒徑中值平均為5.152 μ m,達標.

(4)該站來水水質差,調節罐沒有及時收油,除油罐沒有及時排泥,而且過濾設備停運,導致處理后的回注水質不達標.

表8 D處理站各取樣點平均值Tab.8 Average analysis of sampling point in D treatment station

2.5 E站處理效果分析

E處理站監測結果如表9所示,由于E處理站的除油罐取樣點在地下,而且含有甲醇揮發氣體,為保證人身安全,除油罐出口未能取樣.從表9可以得出以下結論:

(1)來水含油質量濃度平均為446 mg/L,經除油罐和調節罐處理后出水含油質量濃度平均為247 mg/L,去除率為44.6%;經綜合除油沉降罐處理后,含油質量濃度平均為313 mg/L,出現反值,說明該罐未及時收油;經過濾罐處理后,回注含油質量濃度平均為268 mg/L,去除率為14%,超標.

(2)來水懸浮固體質量濃度平均為267 mg/L,經除油罐和調節罐處理后出水懸浮固體質量濃度平均為149 mg/L,去除率為44.2%;經綜合除油沉降罐處理后,懸浮固體質量濃度平均為138 mg/L,去除率為7.39%,經過濾罐處理后,懸浮固體質量濃度平均為156 mg/L,沒有達到指標要求.

(3)回注水粒徑中值平均為6.925 μ m,達標.

(4)該站來水水質較差,綜合除油罐沒有及時收油,導致所用的兩級沉降設備沒有達到預期的去除效果.過濾罐沒有及時更換濾料,導致處理后的回注水質不達標.

表9 E處理站各取樣點平均值Tab.9 Average analysis of sampling point in E treatment station

2.6 F站處理效果分析

F處理站監測結果如表10所示,從表10可以得出以下結論:

(1)各點含油數據波動很大,沒有規律,回注水含油比來水含油高,是由于各個罐均沒有排油措施,使得處理效果不好.

(2)來水懸浮固體質量濃度平均為104 mg/L,經處理后懸浮固體含量反而升高,這是由于各個罐均沒有排泥措施造成的.

(3)回注粒徑中值平均為18.217 μ m,超標.

(4)該站來水含油量高,處理工藝過于簡單,只有一級沉降無過濾,而且接收水罐和緩沖罐沒有及時收油,導致處理后的回注水質不達標.

表10 F處理站各取樣點平均值Tab10 Averageanalysis of sampling point in F treatment station

3 結論及建議

(1)某氣田采出水水質具有含油及懸浮固體含量高且波動較大、硬度及礦化度高、呈酸性且腐蝕性高等特點,為保證最終處理后的水質達標,需要嚴格控制進入處理站的水質[7],應將生產、生活污水摻入處理站進行處理后再回注.

(2)6座氣田污水處理站均存在工藝流程過于簡單,選擇的油水分離設備需要改進和優選,個別站處理工藝中沒有設置過濾設備,以及已投污水處理構筑物污染嚴重(沉降段沒有及時收油和排泥,濾料污染嚴重等),最終導致處理后的回注水水質均沒有達到控制指標.

(3)針對各個處理站存在的實際問題,為提高處理效果并改善最終回注水水質,建議在所有處理站沉降罐中加氣浮裝置以提高油水分離效果[8],同時做好收油和排泥設施的改進和完善,確保按時進行收油和排泥[9];對于沒有過濾工藝的A、B、F處理站,建議增加過濾裝置[10]來提高最終的水質處理效果;對于配置過濾設備的C、D、E處理站,建議進行周期性的過濾濾料再生清洗,對嚴重污染的濾料進行更換以提高過濾處理效果.